Thiết kế máy biến áp đầu máy một pha

Thiết kế máy biến áp đầu máy một pha

ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha LỜIMỞĐẦU húng ta sống thời đại với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, thời đại mà nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đặt lên hàng đầu Nói đến cơng nghiệp hóa, đại hóa khơng thể tách rời ngành điện, ngành điện đóng vai trị mấu chốt q trình Trong ngành điện cơng việc thiết kế máy điện khâu vơ quan trọng, nhờ có kĩ sư thiết kế máy điện mà máy phát điện đời cung cấp cho nhà máy điện Khi điện đãđược sản xuất phải truyền tải điện tới nơi tiêu thụ, trình truyền tải điện khơng thể thiếu máy biến áp điện lực dùng để tăng giảm điện áp lưới cho phù hợp việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện truyền tải giảm điện áp cho phù hợp với nơi tiêu thụ Trong lĩnh vực cơng nghiệp máy biến áp đóng vai trị vơ quan trọng phục vụ cho việc cung cấp điện chuyển hoá thành dạng lượng khác ứng dụng vào sản xuất Trong máy biến áp dùng cho đầu máy chạy điện đóng vai trị quan phục vụ cho ngành giao thơng vận tải Đầu máy chạy điện phương tiện giao thơng hữu ích tiện lợi, đặc biệt có lợi cho mơI trường Vì đầu máy chạy điện sử dụng rộng rãI giới Tuy nhiên vấn đềđặt việc cấp điện cho động cơđầu máy khó khăn Vì việc thiết kế chế tạo MBA cho đầu máy chạy điện cần đặc biệt trọng Chính lý đợt thực tập tốt nghiệp lần emđãđựơc giao đề tài Thiết kế máy biến áp pha dùng cho đầu máy chạy điện Bằng tất SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha cố gắng ,với kiến thức nhận từ thầy hướng dẫn tận tình thầy giáo Phạm Văn Bình ,màemđã làm nên thiết kế tốt nghiệp Do kiến thức nhiều hạn chế nên thiết kế cịn nhiều thiếu sót, em mong thầy cơtận tình bảo giúp hồn thiện đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Phạm Bùi Anh Tuấn SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha PHẦN I: TỔNGQUANVỀMÁYBIẾNÁP 1.1 VÀINÉTKHÁIQUÁTVỀMÁYBIẾNÁP Để dẫn điện từ trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải cóđường dây tải điện (Hình 1.1) Nếu khoảng cách nơi sản xuất điện nơi tiêu thụđiện lớn, vấn đề lớn đặt cần giải việc truyền tải điện xa cho kinh tế vàđảm bảo tiêu kĩ thuật Máy phát điện Đường dây tải Hộ tiêu thụ Máy biến áp Máy biến áp tăng áp giảm áp Hình 1.1 Sơđồ mạng truyền tải điện đơn giản Như ta biết, công suất truyền tải đường dây, điện áp tăng cao dịng điện chạy đường dây giảm xuống, làm tiết diện dây nhỏđi, trọng lượng chi phí dây dẫn giảm xuống, đồng thời tổn hao lượng đường dây giảm xuống Vì thế, muốn truyền tải cơng suất lớn xa, tổn hao tiết kiệm kim loại mầu đường dây người ta phải dùng điện áp cao,dẫn điện đường dây cao thế, thường 35,110,220 500 KV Trên thực tế, máy phát điện thường khơng phát điện áp lí an tồn, mà phát điện áp từ đến 21KV, phải có thiết bịđể tăng điện áp đầu đường dây lên Mặt khác hộ tiêu thụ thường SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay đến 6KV, trước sử dung điện ởđây cần phải có thiết bị giảm điện áp xuống Những thiết bị dùng để tăng điện áp máy phát điện tức đầu đường dây dẫn thiết bị giảm điện áp trước đến hộ tiêu thụ gọi máy biến áp (MBA) Thực hệ thống điện lực, muốn truyền tải phân phối công suất từ nhà máy điện đến tận hộ tiêu thụ cách hợp lí, thường phải qua ba, bốn lần tăng giảm điện áp Do tổng cơng suất MBA hệ thống điện lực thường gấp ba, bốn lần công suất trạm phát điện Những MBA dùng hệ thống điện lực gọi MBA điện lực hay MBA công suất Từđó ta thấy rõ, MBA làm nhiệm vụ truyền tải phân phối lượng không chuyển hóa lượng Ngày khuynh hướng phát triển MBA điện lực thiết kế chế tạo MBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên liệu chế tạo để giảm trọng lượng kích thước máy Nước ta ngành chế tạo MBA thực có chỗđứng việc đáp ứng phục vụ cho cơng cơng nghiệp đại hóa nước nhà Hiện sản xuất MBA có dung lượng 63000KVA với điện áp 110KV 1.2 ĐỊNHNGHĨAMÁYBIẾNÁP Máy biến áp thiết bịđiện từđứng yên, làm việc dựa nguyên lí cảm ứng điện từ, biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều ởđiện áp thành hệ thống dòng điện xoay chiều ởđiện áp khác, với tần số không thay đổi Kí hiệu MBA đơn giản hình 1.2 SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha Đầu vào MBA nối với nguồn điện ,được gọi sơ cấp (SC).Đầu MBA nối với tải gọi thứ cấp (TC) Khi điện áp đầu TC lớn điện áp vào SC ta có MBA tăng áp Khi điện áp đầu TC nhỏ điện áp vào SC ta có MBA hạáp Các đại lượng thông số đầu sơ cấp + U1 : Điện áp sơ cấp + I1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp + P1 : Công suất sơ cấp + W1 : Số vòng dây cuộn sơ cấp Các đại lượng thông số đầu thứ cấp + U2 : Điện áp thứ cấp + I2 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp + P2 : Công suất thứ cấp + W2 : Số vòng dây cuộn thứ cấp 1.3 CÁCLƯỢNGĐỊNHMỨC Các lượng định mức MBA nhà chế tạo qui định cho phù hợp với loại máy Có nhiều lượng định mức, ta giới thiệu vài đại lượng bản: a Điện áp định mức SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu U1đm ,làđiện áp qui định cho dây quấn sơ cấp Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U2đm ,làđiện áp cực dây quấn sơ cấp Khi dây quấn thứ cấp hở mạch vàđiện áp đặt vào dây quấn sơ cấp làđịnh mức ,người ta qui ước với MBA pha điện áp định mức làđiện áp pha ,với MBA pha làđiện áp dây Đơn vị điện áp ghi nhãn máy thường KV b Dòng điện định mức Dòng điện định mức dòng điện qui định cho dây quấn MBA ,ứng với công suất định mức vàđiện áp định mức Đối với MBA pha dòng điện định mức dòng điện pha Đối với MBA pha dòng điện định mức dịng điện dây c Cơng suất định mức Công suất định mức MBA công suất biểu kiến định mức Công suất định mức kí hiệu Sđm ,đơn vị VA,KVA Đối với MBA pha công suất định mức : Sđm=U2đ.I2đm =U1đm.I1đm Đối với MBA pha công suất định mức : Sđm= U2đm.I2đm= U1đm.I1đm 1.4 CÔNGDỤNGCỦA MBA MBA vàđang sử dụng rộng rãi đời sống ,phục vụ việc sử dụng điện vào mục đích khác + Trong thiết bị lò nung có MBA lị SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha + Trong hàn điện có MBA hàn + Làm nguồn cho thiết bịđiện ,thiết bịđiện tử công suất + Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp…) + Máy biến áp thử nghiêm + Vàđặc biệt quan trọng MBA điện lực sử dụng hệ thống điện Trong hệ thống điện MBA có vai trị vơ quan trọng , dùng để truyền tải phân phối điện ,vì nhà máy điện cơng suất lớn thường xa trung tâm tiêu thụđiện (Các khu cơng nghiệp hộ tiêu thụ…) cần phải xây dựng hệ thống truyền tải điện Điện áp nhà máy phát thường : 6.3;10.5;15.75;38.5 KV.Để nâng cao khả truyền tải giảm tổn hao cơng suất đường dây phải giảm dịng điện chạy đường dây ,bằng cách nâng cao điện áp truyền ,vì ởđầu đường dây cần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ;220KV ;500 KV v v.vàở cuối đường dây cần đặt MBA hạáp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ ,thường 127V đến 500V động công suất lớn thường đến 6KV 1.5 CẤUTẠOCỦAMÁYBIẾNÁP Máy biến áp có phận : Lõi sắt Dây quấn Ngồi cịn có phận khác vỏ máy hệ thống làm mát 1.5.1 Lõi sắt máy biến áp Lõi sắt máy biến áp dùng để dẫn từ thơng máy, chế tạo từ vật liệu dẫn từ tốt thép kĩ thuật điện Ngày loại tôn cán SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha lạnh sử dụng chủ yếu công nghệ chế tạo lõi sắt, tôn cán lạnh loại tơn có vị trí xếp tinh thể gần khơng đổi có tính dẫn từđịnh hướng, suất tổn hao giảm đến 2,5 lần so với tơn cán nóng Độ từ thẩm thay đổi theo thời gian, dùng tơn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm lõi sắt lên tới 1,6 đến 1,65 T (Tesla), tơn cán nóng tăng từ 1,3 đến 1,45T từđó giảm tổn hao máy, dẫn đến giảm trọng lượng kích thước máy, đặc biệt rút bớt đáng kể chiều cao MBA, thuận tiện cho việc chuyên trở Tuy nhiên tôn cán lạnh giá thành cóđắt hơn, việc giảm tổn hao trọng lượng máy nên người ta tính MBA chế tạo loại tôn vận hành kinh tế MBA làm tơn cán nóng Hiện nước, tất MBA điện lực thiết kế tôn lạnh, (như loại tôn cán lạnh Nga, Nhật, Mỹ, CHLB Đức…v v) Lõi sắt gồm phận trụ(T) gơng(G) Trụ nơi đểđặt dây quấn Gơng phần khép kín mạch từ trụ Trụ gông tạo thành mạch từ khép kín Lá thép kĩ thuật điện sử dụng thường cóđộ dày từ(0,30 tới 0,5)mm hai mặt sơn cách điện Trong MBA dầu tồn lõi sắt dây quấn ngâm dầu biến áp Theo phân bố xếp tương đối trụ gông dây quấn mà ta có loại lõi sắt sau : a.Lõi sắt kiểu trụ: SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha Dây quấn ôm lấy trụ sắt, gơng từ giáp phía phía dây quấn mà khơng bao lấy mặt ngồi dây quấn, trụ sắt thường bố tríđứng, tiết diện trụ có dạng gần hình trịn, kết cấu đơn giản, làm việc bảo đảm, dùng vật liệu, hầu hết MBA điện lực sử dụng kiểu lõi sắt này(Hình 1.3) Hình 1.3: Kết cấu mạch từ kiểu trụ a Một pha; b Ba pha; b.Lõi sắt kiểu bọc: Kiểu gông từ bao lấy phần phần dây quấn mà bao mặt bên dây quấn Lõi sắt bọc lấy dây quấn, trụ thường để nằm ngang, tiết diện trụ có dạng hình chữ nhật MBA loại cóưu điểm khơng cao nên vận chuyển dễ dàng, giảm chiều dài dây dẫn từ dây quấn đến sứ ra, chống sét tốt dùng dây quấn sen kẽ nên điện dung dây quấn Cdq lớn, điện dung đất Cđ nhỏ nên phân bốđiện áp sét dây quấn kiểu lõi sắt có nhược điểm chế tạo phức tạp lõi sắt dây quấn, thép kĩ thuật điện nhiều loại kích thước khác dây quấn quấn thành ống tiết diện tròn, trường hợp dây quấn quấn thành ống chữ nhật thìđộ bền SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha lực cơtác dụng lên dây quấn không đều, tốn nguyên vật liệu Lõi sắt loại thường sử dụng chế tạo cho MBA lịđiện (Hình 1.4) Hình 1.4 Kết cấu mạch từ kiểu bọc a Mét pha ; b Ba pha ; c.Lõi sắt kiểu trụ – bọc ( Hình 1.5): Là kiểu lõi sắt có liên hệ kiểu trụ kiểu bọc Kiểu hay dùng MBA pha hay ba pha với công suất lớn (hơn 100000KVA /1 pha)vàđể giảm bớt chiều cao trụ ta san gơng sang hai bên Đối với MBA có lõi sắt kiểu bọc kiểu trụ – bọc hai trụ sắt phía ngồi thuộc gơng Để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên, lõi sắt ghép từ thép kĩ thuật điện cóđộ dày 0,35mm có phủ sơn cách điện bề mặt SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN 10 ... Bùi Anh Tuấn SINHVIÊN :PHẠMBÙIANHTUẤN ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha PHẦN I: TỔNGQUANVỀMÁYBIẾNÁP 1.1 VÀINÉTKHÁIQUÁTVỀMÁYBIẾNÁP Để dẫn điện từ trạm phát điện đến hộ tiêu thụ... ĐỒÁNTỐTNGHIỆPThiết kế máy biến áp đầu máy pha sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay đến 6KV, trước sử dung điện ởđây cần phải có thiết bị giảm điện áp xuống Những thiết bị dùng để tăng điện áp máy. .. 1.5 CẤUTẠOCỦAMÁYBIẾNÁP Máy biến áp có phận : Lõi sắt Dây quấn Ngồi cịn có phận khác vỏ máy hệ thống làm mát 1.5.1 Lõi sắt máy biến áp Lõi sắt máy biến áp dùng để dẫn từ thơng máy, chế tạo từ